Kết nối toàn cầu: Ngành công nghiệp bán dẫn tại kỷ nguyên số

Trong thời đại hiện đại, ngành công nghiệp bán dẫn đang đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc định hình cơ sở hạ tầng kỹ thuật số toàn cầu. Chúng ta không thể phủ nhận tầm quan trọng của việc kết nối toàn cầu trong ngành này, nó không chỉ là một yếu tố quan trọng mà còn là trụ cột để đảm bảo sự phát triển bền vững.

Hãy cùng FBC khám phá sâu hơn về tình hình hiện tại và tầm quan trọng của kết nối toàn cầu trong công nghiệp bán dẫn.

Công nghiệp bán dẫn là gì?

Công nghiệp bán dẫn là ngành công nghiệp bao gồm tất cả các khâu liên quan đến việc thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đóng gói các thiết bị điện tử sử dụng chất bán dẫn.

Chất bán dẫn là vật liệu có tính dẫn điện nằm giữa kim loại và chất cách điện, điển hình là Silicon.

Vai trò của ngành công nghiệp bán dẫn

Công nghiệp bán dẫn đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu và được ví như “dầu mỏ của thế kỷ 21”. Lý do là vì:

Từ điện tử tiêu dùng (điện thoại, máy tính, TV) đến thiết bị y tế, ô tô, quốc phòng, v.v., tất cả đều sử dụng các thiết bị bán dẫn, có thể nói đây là nền tảng cho ngành công nghiệp hiện đại.
Các tiến bộ trong công nghệ bán dẫn dẫn đến sự ra đời của các sản phẩm mới và cải thiện hiệu suất của các sản phẩm hiện có.
Ngành công nghiệp bán dẫn là một ngành công nghiệp lao động trí tuệ cao, tạo ra nhiều việc làm có thu nhập cao.

Ngành công nghiệp bán dẫn mang lại rất nhiều lợi ích cho xã hội

Top 7 loại sản phẩm công nghệ trong ngành công nghiệp bán dẫn

1. Bộ nhớ (Memory)

Bộ nhớ được tích hợp vào máy tính, điện thoại thông minh, máy ảnh kỹ thuật số,… nhằm mục đích lưu trữ dữ liệu tạm thời hoặc vĩnh viễn.

Phân loại:

Bộ nhớ tĩnh (SRAM): Truy cập dữ liệu nhanh, nhưng tiêu thụ năng lượng nhiều.
Bộ nhớ động (DRAM): Dung lượng cao, giá thành rẻ, nhưng tốc độ truy cập chậm hơn SRAM.
Bộ nhớ flash: Lưu trữ dữ liệu không cần nguồn điện, được sử dụng trong USB, ổ SSD, v.v.

Bộ nhớ máy tính

2. Logic

Thực hiện các phép toán và điều khiển hoạt động của các thiết bị điện tử. Ví dụ: CPU Intel Core i9, GPU NVIDIA GeForce RTX 3090,…

Phân loại:

Cổng logic: Các đơn vị cơ bản thực hiện các phép toán logic đơn giản.
Bộ vi xử lý (CPU): Xử lý các lệnh và thực hiện các phép toán phức tạp.
Bộ xử lý tín hiệu số (DSP): Xử lý tín hiệu âm thanh, hình ảnh, video.

3. Vi điều khiển (Microcontrollers)

Đây là hệ thống thu nhỏ tích hợp CPU, bộ nhớ, bộ giao tiếp và các thành phần khác để điều khiển các thiết bị. Nó có giá thành rẻ, tiêu thụ năng lượng thấp, thường được ứng dụng vào các ngành sản xuất ô tô, thiết bị gia dụng, đồ chơi điện tử,…

Vi điều khiển

4. Tín hiệu tương tự (Analog)

Dùng để xử lý tín hiệu liên tục thay đổi theo thời gian, như âm thanh, hình ảnh. Ví dụ như LM358, TLV2371

Phân loại:

Bộ khuếch đại: Tăng cường tín hiệu điện.
Bộ lọc: Loại bỏ nhiễu từ tín hiệu.
Bộ chuyển đổi analog-sang-số (ADC): Chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số.

5. Quang điện tử (Optoelectronics)

Quang điện tử

Đây là hệ thống kết hợp điện tử và quang học để phát, truyền và nhận tín hiệu ánh sáng được ứng dụng trong các ngành Viễn thông, thiết bị y tế, hệ thống chiếu sáng,… Như LED Cree XP-L HI, VCSEL 850nm,…

Phân loại:

LED: Phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua.
Laser: Phát ra chùm sáng có cường độ cao và tập trung.
Bộ cảm biến quang học: Chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện.

6. Rời rạc (Discrete)

Đây là các linh kiện bán dẫn đơn lẻ như diode, transistor, thyristor, đặc biệt có giá thành rẻ, dễ sử dụng. Được ứng dụng trong các mạch điện tử, nguồn điện, bộ khuếch đại,… Ví dụ như Diode 1N4001, Transistor 2N2222

7. Cảm biến (Sensors)

Cảm biến

Chức năng: Phát hiện và đo lường các đại lượng vật lý như nhiệt độ, áp suất, gia tốc,… được ứng dụng trong các sản phẩm điện thoại thông minh, thiết bị đeo tay, ô tô như IMU MPU6050, BMP280,…

Phân loại:

Cảm biến nhiệt độ: Đo nhiệt độ môi trường.
Cảm biến áp suất: Đo áp suất khí quyển hoặc chất lỏng.
Cảm biến gia tốc: Đo chuyển động và gia tốc.

Xu hướng của ngành công nghiệp bán dẫn

Công nghệ GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) sử dụng cấu trúc 3D để kiểm soát dòng điện tốt hơn, giúp tăng hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng so với FinFET truyền thống.
Vật liệu mới như graphene và silicon carbide có thể giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của chip bán dẫn.

Xu hướng nào dành cho ngành công nghiệp bán dẫn

Trí tuệ nhân tạo (AI): Đang được sử dụng để thiết kế và tối ưu hóa các quy trình sản xuất chip bán dẫn, giúp tăng hiệu quả và giảm chi phí. Có thể dự đoán các lỗi tiềm ẩn trong quá trình sản xuất và tự động điều chỉnh các thông số để khắc phục.
Ngành công nghiệp bán dẫn ngày càng toàn cầu hóa, với các nhà sản xuất, nhà thiết kế và nhà cung cấp dịch vụ đến từ nhiều quốc gia khác nhau cùng hợp tác. Nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới TSMC (Đài Loan) dùng thiết kế chip từ các công ty như Apple (Mỹ) và Qualcomm (Mỹ).
Nhu cầu về chip bán dẫn dự kiến sẽ tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm tới, do sự phát triển của các công nghệ mới như 5G, AI, xe điện và IoT. Ví dụ, thị trường chip AI dự kiến sẽ đạt 196 tỷ USD vào năm 2028.